專利名稱：風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種將風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換為機(jī)械轉(zhuǎn)動能的裝置，屬于清潔新能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，最普遍用于風(fēng)力發(fā)電的將風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換為機(jī)械轉(zhuǎn)動能的裝置，是安裝在一條動力輸出軸上的三葉片裝置。這三葉片裝置可以說是外觀最簡單的一種風(fēng)輪，但是其將風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換為機(jī)械轉(zhuǎn)動能的效率，即“風(fēng)輪轉(zhuǎn)動能與通過風(fēng)輪內(nèi)的風(fēng)動能之比”，簡稱“風(fēng)能轉(zhuǎn)化率”，對于大中型三葉片風(fēng)輪，一般僅有3%左右。由于三葉片風(fēng)電成本目前高于水電或煤電，所以當(dāng)今各國政府對風(fēng)電生產(chǎn)有較大力度補(bǔ)貼，以促進(jìn)風(fēng)電清潔能源的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明創(chuàng)造提供了一種風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置，它是可安裝在固定架上的風(fēng)輪，包括有輪轂、輪圈、接風(fēng)葉片和使輪轂和輪圈固定為一體的拉線。葉片可以分別安裝在輪圈和拉線上。這樣，接風(fēng)葉片數(shù)量實際上可多達(dá)80以上，可以全方位地基本布滿整個風(fēng)輪的前后內(nèi)外表面，從而達(dá)到風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換為風(fēng)輪轉(zhuǎn)動能的最優(yōu)效果。由于是安裝了葉片的 “拉線輪”，所以可稱之為“拉線風(fēng)輪”。經(jīng)本文作者對大型風(fēng)電機(jī)粗糙調(diào)研和估算，拉線風(fēng)輪比較三葉片裝置，相同額定功率時，起動風(fēng)速低，重量輕，直徑可小三倍以上，風(fēng)能資源利用率可增大十倍以上。開發(fā)推廣“拉線風(fēng)輪”發(fā)電，有希望使可利用風(fēng)能資源標(biāo)準(zhǔn)大幅降低而增量多倍，全球風(fēng)電產(chǎn)量可能很快超過水電產(chǎn)量。


圖1是拉線風(fēng)輪的前面(迎風(fēng)面)簡圖。該圖只畫了風(fēng)輪周邊上的接風(fēng)葉片5、輪圈4、拉線3、輪轂2和傳動軸1 ；對其它多種零部件，例如安裝在拉線上的葉片等則省略不畫，以避免圖面線條過密而讓人看不清。圖2是圖1的局部視圖。圖3是該拉線風(fēng)輪側(cè)面剖視簡圖。圖4是圖3的S局部剖視圖。圖5是圖4的B-B剖面圖。圖6是二個相鄰葉片的橫斷面圖。圖7是該拉線風(fēng)輪發(fā)電機(jī)的局部剖視圖。圖8是圖7的K局部剖視圖。圖9是圖3的W局部旋轉(zhuǎn)視圖。圖10是圖2的X局部剖視圖。圖11是小型拉線風(fēng)輪輪圈斷面局部剖視圖。
具體實施例方式從圖1、圖2和圖3可見，這是可安裝在固定架上的一種風(fēng)輪，包括有輪轂2、輪圈 4、接風(fēng)葉片5和使輪轂2和輪圈4固定為一體的拉線3。結(jié)構(gòu)力學(xué)分析可知，對材料、外徑尺寸、軸向尺寸、徑向承載力和軸向承載力均相同的各種不同結(jié)構(gòu)輪子進(jìn)行比較，拉線輪的重量可以合理設(shè)計得最小。這就是自行車輪主要是拉線輪的原因。能夠證明，拉線風(fēng)輪對于風(fēng)動能的單位重量承載力和接收轉(zhuǎn)換率均較近于可能理想值。從圖1、圖2和圖3可見，葉片5分別安裝在輪圈4和拉線3上。即是說，葉片5可裝在輪圈4和拉線3上或兩者之一上。該風(fēng)輪中，拉線3分布在風(fēng)輪正面和背面各20條，安裝在拉線3上的拉線葉片5共有40張；另有40張輪圈葉片5是朝外安裝在輪圈4上。另夕卜，對拉線風(fēng)輪當(dāng)然有防腐蝕處理。從圖2、圖6和圖8可見，拉線風(fēng)輪的葉片5邊沿鉸接有可驅(qū)使葉片5轉(zhuǎn)動的拉索 8，該拉索8由安裝在輪轂2上的拉索控制器6控制。圖2所示輪圈4內(nèi)的拉索8，是位于拉線風(fēng)輪前面。圖6所示的拉索8，是位于拉線風(fēng)輪背面。拉索8在鉸接處由螺栓14夾緊。 拉索8及拉索控制器6的存在，使得在風(fēng)速過大或需制動風(fēng)輪時，葉片5接收的風(fēng)能可達(dá)到相應(yīng)極小值，以確保相關(guān)安全。從圖2和圖6可見，拉線風(fēng)輪的葉片5上連接有可使葉片5受到轉(zhuǎn)動扭力的彈簧 9。顯然，由于彈簧9的存在，風(fēng)速大于設(shè)定值時，葉片5能克服彈簧9的約束而轉(zhuǎn)動，既可降低最小起動風(fēng)速，又可提高整個風(fēng)輪的安全性。顯然，一個葉片至少要與一個彈簧9連接， 即彈簧9數(shù)至少為葉片數(shù)的一半。從圖6可見，葉片5轉(zhuǎn)軸(拉線3或葉片軸13)穿過葉片5的重心；葉片5前沿到葉片5轉(zhuǎn)軸(拉線3或葉片軸13)之間的部分迎風(fēng)面17面積，小于葉片5后沿到葉片5轉(zhuǎn)軸(拉線3或葉片軸13)之間的部分迎風(fēng)面17面積。這樣，在風(fēng)壓下，葉片5對拉線3或葉片軸13產(chǎn)生壓力的同時，還受到相應(yīng)合理小(對彈簧9和拉索8的拉力強(qiáng)度要求小)的扭矩。在風(fēng)力、葉片5重力、彈簧9拉力、磨擦力和拉索8拉力的共同作用下，葉片5的迎風(fēng)角度可隨時合理變化。圖6具體表示了一種葉片5的結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面17和葉背面15之間夾有若干塊間隔分布的加強(qiáng)板16，以增加葉片5的強(qiáng)度重量比；葉背面15安裝葉片5轉(zhuǎn)軸處有開口以及開口夾板18。裝配時，將拉線3從該開口置入后，放進(jìn)墊塊并用開口夾板18封口夾緊即可。該結(jié)構(gòu)特別方便于大中型葉片的安裝。顯然，與傳統(tǒng)三葉片風(fēng)輪一樣，拉線風(fēng)輪葉片5的迎風(fēng)面17是螺旋面。由圖2和圖10可見，葉片5端頭裝有可減少葉片5轉(zhuǎn)動磨擦阻力的滾動軸承12， 拉線3上套有支撐管23。這樣，減少了葉片5頻繁擺動產(chǎn)生的磨損。從圖2可見，拉線3上有拉線收緊器7，以用于拉線風(fēng)輪(特別是大中型風(fēng)輪)的裝配。顯然，拉線3可以是拉繩或拉桿。在市場上常有拉繩收緊器或拉桿收緊器出售。從圖7和圖8可見，傳動軸1上和輪轂2孔壁上均有鋼球槽20，鋼球槽20內(nèi)裝有許多鋼球21。這樣，在發(fā)電機(jī)19高塔處，在傳動軸1裝卸拉線風(fēng)輪時，風(fēng)輪是通過鋼球21 在傳動軸1上滾動的。這對于大型風(fēng)輪來說，大大降低了該裝卸的難度。鋼球槽20還可以充當(dāng)鍵槽，以安裝傳遞扭矩的圓鋼鍵條22。從圖1、圖2和圖9可見，輪圈4是至少二個環(huán)圈10和連接件11組成的環(huán)狀桁架。一般來說，環(huán)圈10是用鋼管制造較好。對于大中型拉線風(fēng)輪上與其軸線垂直的連接件11， 其最好具有葉片的作用而有合理的迎風(fēng)面和迎風(fēng)角，即其斷面形狀如圖5所示，以提高“風(fēng)能轉(zhuǎn)化率”。 另外，從圖11可見，連接套觀就是輪圈4中的連接件11，二個環(huán)圈10和連接套 28是通過特制螺栓沈與螺母27旋緊固定為一體的，葉片5通過套夾25與特制螺栓沈鉸接并被螺母M限位。這是特別適合小型拉線風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置，它是可安裝在固定架上的風(fēng)輪，其特征在于包括有輪轂O)、輪圈G)、接風(fēng)葉片(5)和使輪轂(2)和輪圈(4)固定為一體的拉線(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于葉片(5)分別安裝在輪圈⑷和拉線⑶上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于葉片( 邊沿鉸接有可驅(qū)使葉片( 轉(zhuǎn)動的拉索(8)，該拉索(8)由安裝在輪轂( 上的拉索控制器(6)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于葉片( 上連接有可使葉片(5)受到轉(zhuǎn)動扭力的彈簧(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于葉片(5)轉(zhuǎn)軸穿過葉片 (5)的重心；葉片(5)前沿到葉片(5)轉(zhuǎn)軸之間的部分迎風(fēng)面(17)面積，小于葉片(5)后沿到葉片(5)轉(zhuǎn)軸之間的部分迎風(fēng)面(17)面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于葉片( 的迎風(fēng)面(17) 是螺旋面。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于葉片( 端頭裝有滾動軸承(12)，拉線3上套有支撐管(23)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于拉線(3)上有拉線收緊器⑵。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于傳動軸(1)上和輪轂O) 孔壁上均有鋼球槽(20)，鋼球槽00)內(nèi)裝有鋼球01)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于輪圈(4)是至少二個環(huán)圈(10)和連接件(11)組成的環(huán)狀桁架。
全文摘要
一種風(fēng)動能接收轉(zhuǎn)換裝置，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。它是一種可安裝在固定架上的風(fēng)輪，包括有輪轂(2)、輪圈(4)、接風(fēng)葉片(5)和使輪轂(2)和輪圈(4)固定為一體的拉線(3)。葉片(5)可以分別安裝在輪圈(4)和拉線(3)上。由于它是安裝了葉片的“拉線輪”，所以可稱之為“拉線風(fēng)輪”。其對風(fēng)動能的單位重量承載力和接收轉(zhuǎn)換率均較近于可能理想值。經(jīng)對大型風(fēng)電機(jī)粗糙調(diào)研和估算，拉線風(fēng)輪比較傳統(tǒng)的三葉片風(fēng)輪，相同額定功率時，起動風(fēng)速低，重量輕，直徑可小三倍以上，風(fēng)能資源利用率可增大十倍以上。
文檔編號F03D1/06GK102477938SQ20101056308
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者陸中源 申請人:陸中源